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金属的腐蚀与防护
编辑:徐艳-张丽   发布时间:2018-10-09 14:56:36   浏览人数:7

     

 

 

课 题

 

授课人

徐艳

学 科

高二化学

教学

知识与技能目标:

 

 

方法与过程目标:

 

 

情感与价值观目标:

 

 

重点

吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理

难点

吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理

教 师 活 动        

学生

活动

设计

意图

【讲述】这节课我们学习本书最后一部分内容:金属的电化学腐蚀与防护。

【板书】4.4金属的电化学腐蚀与防护

【讲述】请同学们看大屏幕

 

 

200396166-001 xin_4108041516294531728818

 

 

【讲述】通过图片的观察大家对金属的腐蚀有了一个初步的认识,现在请一名同学阅读教材P84 第一自然段的内容,了解一下金属腐蚀给我们带来怎样的危害。

【过渡】既然金属的危害如此之大,下面让我们一起来探究一下如何避免这种腐蚀的发生。

【探究铁钉腐蚀的条件】

 

 

编号

实验方案

煮沸后迅速冷却的蒸馏水且加植物油+铁钉

棉花+干燥剂氯化钙+铁钉且盖上塞子

蒸馏水

+铁钉

NaCl溶液+铁钉

醋酸溶液+铁钉

记录

无锈蚀

无锈蚀

与空气接触部分有铁锈

铁钉表面有较多铁锈

铁钉表面有较多铁锈

结论

铁钉与空气、水同时接触才会锈蚀,且有电解质溶液时锈蚀加快,相同时间产生更多的铁锈。

 

 

 

 

 

 

【提问】请大家分析为什么会有这样的区别?

【讲述】我们通过对实验的观察不难得出如下的结论:铁钉与空气、水同时接触才会锈蚀,且有电解质溶液时锈蚀加快,相同时间产生更多的铁锈。

【讲述】铁钉是铁碳熔合而成的合金,像这样,不纯的金属在和电解质溶液接触时会发生原电池反应从而使金属发生腐蚀,我们称为金属的电化学腐蚀。

【板书】一、金属的腐蚀

1.金属的电化学腐蚀

【讲述】金属的腐蚀还有另一类,(把定义打出来边看边解释)比如说铁与干燥的气体(O2Cl2SO2)或非金属电解质液体(石油)接触时,在一定条件下就会发生化学反应,我们把这类腐蚀称作化学腐蚀。石油腐蚀金属接触主要是含硫化合物的影响。

【板书】2.金属的化学腐蚀

【问题】金属的化学腐蚀与哪些因素有关?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【结论】温度是影响化学腐蚀影响因素之一。

【讲述】在生产生活中比较普遍而且危害较大的是金属的电化学腐蚀。在这里我们来重点讨论一下金属发生电化学腐蚀的原理。请同学们阅读教材P84~P85完成学案中的金属的电化学腐蚀。

 

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜呈强酸性

水膜呈中性或弱酸性

 

电极

反应

负极Fe(-)

Fe-2e-=Fe2+

 

2Fe-4e-=2Fe2+

 

正极C(+)

2H++2e-=H2

 

 

O2+2H2O+4e-=4OH-

 

总反应

2H++Fe2+=Fe2++H2

 

 

2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

 

 

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3 · xH2O+3-xH2O

 

联系

金属的腐蚀以电化腐蚀为主,

电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主。

 

【板书】(1析氢腐蚀

       2)吸氧腐蚀

【讲述】现在我们学完了金属的电化学腐蚀,下面我们把金属腐蚀的两种方式对比一下。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

发生的条件

金属与接触物直接反应

 

不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池

 

电流

无电流产生

 

有电流产生

 

本质

金属被腐蚀

 

较活泼金属被腐蚀

 

相互

关系

电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多,腐蚀速率也快很多

【讲述】金属发生金属腐蚀的本质:M - ne- = Mn+(发生氧化反应)。

实验探究:教材P85

问题:解释图片中出现的现象。

【解释】由于铁钉发生吸氧腐蚀,氧气被消耗掉,导致具支试管内的压强降低,外界大气压把水压入导管内。

【过渡】刚刚我们了解了金属腐蚀的基本形式,并且知道金属腐蚀的形式中以金属的电化学腐蚀为主,现在我们从电化学的角度研究金属的腐蚀的防护问题。

以钢铁腐蚀为例,无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,铁都做负极,碳做正极,负极流出电子而被消耗,作为正极的碳接受负极流入的电子而保护起来。现在假如要把铁保护起来,如何操作做呢?

【问题】如何保护铁?

【讲述】用铁做正极,用一种比铁更活泼的金属和它相连。这样在形成原电池时,活泼的金属做负极,冲锋陷阵,被牺牲掉了,从而铁做正极流入电子,多余的电子抑制了铁失去电子而保护起来。这样的例子还有很多(点击课件),比方说轮船上镶嵌的锌铆与海水构成的原电池,在轮船吃水线以下,镶嵌着一的排排的锌块,作为原电池的负极流出电子到铁的表面而把铁保护起来。这一排排的锌块起到了保护船体钢板的作用。

【问题讨论】如果轮船上不嵌入锌块,而嵌入铜块效果如何?

【嵌入锌块是让锌冲锋陷阵牺牲锌呢,而嵌入铜块后,起到了相当于引蛇出洞的作用了,铁做负极,加快了铁的腐蚀。】

【小结】 这种防护方法实际上是消耗负极的正极保护法,但习惯上称作牺牲阳极的阴极保护法。

电化学上规定:电子流出的一极叫阳极(负极),电子流入的一极叫阴极(正极)即:牺牲阳极的阴极保护法。

【实验演示】接下来我们通过一个实验来验证一下(点击课件的超链接)。为什么看不到沉淀?原因是无亚铁离子生成。通过实验进一步验证了牺牲阳极的阴极保护法可以很好的保护金属,避免金属的腐蚀。

【问题】金属表面能够富集大量的电子金属就可以避免腐蚀,除了金属做原电池的正极外还有没有其他方法也能在其表面富集电子呢?

【讲述】接着来学习另一种保护方法——外加电流的阴极保护法。

我们前面学习过化学电源,如干电池,只要与电源的负极相连,电池的负极流出电子,如果把被保护的金属连上,电池的另一极正极连上辅助电极,也同样会起到保护金属不会腐蚀的作用。

【原理说明】我们都知道,钢铁在发生电化学腐蚀时,铁是作负极,有电子流出,如果要抑制它表面电子的流出的趋势,就需要把它接在外加电源的负极,当通电后,电子就被强制的往回流,这样有了电子的流入,有电子的流入我们就把这极称作阴极,即外加电流的阴极保护法。

其实,金属防护的方法还有很多,下面我们一起来看书P86,以及视频。

现在我们对本节内容进行总结如下。我们来看导学案。

 

 

 

 

 

 

文本框: 金属的腐蚀

 

 

 

 

 

文本框: 金属的防护

 

 

 

 

 

三、(扩展)判断金属腐蚀快慢的规律

不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被腐蚀而耗损。金属的腐蚀的快慢与下列两种因素有关:

1)与构成原电池的材料有关。两级材料的活动性差别越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率越快。

2)与金属所接触的电解质强弱有关。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质中的腐蚀。

 

 

 

观看大屏幕

 

 

 

 

 

 

 

阅读教材

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

观察并

思考

 

 

 

 

学生观看图片得出影响铁钉的条件

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

阅读教材完成表格

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

填充表格

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

思考把锌换成铜怎么解释原理

 

 

 

 

学生观看实验视频

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生观看

 

 

 

 

 

 

给学生直观的感受

 

 

 

 

 

 

 

学生从教材中提取信息

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过实验让学生思考得出铁钉锈蚀的条件

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

与原电池相联系达到复习巩固的目的

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

把金属的两种腐蚀放在一起,加深学生对金属腐蚀的理解

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

加深学生队对原电池的正负极材料的认识

 

 

 

对原电池的原理加深认识

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

从中获取金属防护的其他方法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4金属的电化学腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

1.金属的电化学腐蚀

2. 金属的化学腐蚀

二、金属的电化学防护

1.牺牲阳极的阴极保护法

2.外加电流的阴极保护法

3.其他

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